数学高考导数难题导数零点问题导数整理
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高考:导数题型归类,分类解题方法举例,如极值点偏移、隐零点运用高考压轴题:导数题型及解题方法一、切线问题题型1:求曲线y=f(x)在x=x处的切线方程。
方法:f'(x)为在x=x处的切线的斜率。
题型2:过点(a,b)的直线与曲线y=f(x)的相切问题。
方法:设曲线y=f(x)的切点(x,f(x)),由(x-a)f'(x)=f(x)-b求出x,进而解决相关问题。
注意:曲线在某点处的切线若有则只有一条,曲线过某点的切线往往不止一条。
例题:已知函数f(x)=x-3x。
1)求曲线y=f(x)在点x=2处的切线方程;(答案:9x-y-16=0)2)若过点A(1,m)(m≠-2)可作曲线y=f(x)的三条切线,求实数m的取值范围。
提示:设曲线y=f(x)上的切点(x,f(x)),建立x,f(x)的等式关系。
将问题转化为关于x,m的方程有三个不同实数根问题。
答案:m的范围是(-3,-2))练1:已知曲线y=x-3x。
1)求过点(1,-3)与曲线y=x-3x相切的直线方程。
(答案:3x+y=0或15x-4y-27=0)2)证明:过点(-2,5)与曲线y=x-3x相切的直线有三条。
题型3:求两个曲线y=f(x)、y=g(x)的公切线。
方法:设曲线y=f(x)、y=g(x)的切点分别为(x1,f(x1))、(x2,g(x2)),建立x1,x2的等式关系,(x2-x1)f'(x1)=g(x2)-f(x1),(x2-x1)f'(x2)=g(x2)-f(x1);求出x1,x2,进而求出切线方程。
解决问题的方法是设切点,用导数求斜率,建立等式关系。
例题:求曲线y=x与曲线y=2elnx的公切线方程。
(答案:2ex-y-e=0)练1:求曲线y=x与曲线y=-(x-1)的公切线方程。
(答案:2x-y-1=0或y=0)2.设函数f(x)=p(x-2)-2lnx,g(x)=x,直线l与函数f(x),g(x)的图象都相切,且与函数f(x)的图象相切于(1,0),求实数p的值。
高中数学导数难题怎么解题导数是高考数学必考的内容,近年来高考加大了对以导数为载体的知识问题的考查,题型在难度、深度和广度上不断地加大、加深,从而使得导数相关知识愈发显得重要。
下面是小编为大家整理的关于高中数学导数难题解题技巧,希望对您有所帮助。
欢迎大家阅读参考学习!1.导数在判断函数的单调性、最值中的应用利用导数来求函数的最值的一般步骤是: (1)先根据求导公式对函数求出函数的导数; (2)解出令函数的导数等于 0 的自变量; (3)从导数性质得出函数的单调区间; (4)通过定义域从单调区间中求出函数最值。
2.导数在函数极值中的应用利用导数的知识来求函数极值是高中数学问题比较常见的类型。
利用导数求函数极值的一般步骤是: (1)首先根据求导法则求出函数的导数; (2)令函数的导数等于 0,从而解出导函数的零点; (3)从导函数的零点个数来分区间讨论,得到函数的单调区间; (4)根据极值点的定义来判断函数的极值点,最后再求出函数的极值。
3.导数在求参数的取值范围时的应用利用导数求函数中的某些参数的取值范围,成为近年来高考的热点。
在一般函数含参数的题中,通过运用导数来化简函数,可以更快速地求出参数的取值范围。
导数知识在函数解题中的妙用函数知识是高中数学的重点内容,其中包括极值、图像、奇偶性、单调性等方面的分析,具有代表性的题型就是极值的计算和单调性的分析,按照普通的解题过程是通过图像来分析,可是对于较难的函数来说,制作图像不仅浪费时间,而且极容易出错,而在函数解题中应用导数简直就是手到擒来。
例如:函数 f(x)=x3+3x2+9x+a,分析 f(x)的单调性。
这是高中数学中常见的三次函数,在对这道题目进行单调性分析时,很多学生根据思维定式会采用常规的手法画图去分析单调区间,但由于未知数a 的存在而遇到困难。
如果考虑用导数的相关知识解决这一问题,解:f’(x)=-3x2+6x+9,令 f’(x)>0,那么解得 x<-1 或者 x>3,也就是说函数在(- ∞ ,-1), (3,+∞)这个单调区间上单调递减,这样就能非常容易的判断函数的单调性。
含参导函数零点问题的几种处理方法方法一:直接求出,代入应用对于导函数为二次函数问题,可以用二次函数零点的基本方法来求。
1)因式分解求零点(1123)?Rx?1(?(a?)x)f(x?a?2ax 例1 讨论函数的单调区间232)?2?1)(x?1)x?2?(axf'(x)?ax?(2a)(xf'可以因式分的符号问题。
由解析:即求方法二:猜出特值,证明唯一对于有些复杂的函数,有些零点可能是很难用方程求解的方法求出的,这时我们可以考虑用特殊值去猜出零点,再证明该函数的单调性而验证其唯一性。
112x3ax1)x??x(a?f(x)?(x?a?1)e?R?a,讨论函数,的极值情况例423x2x)1e?x?a?(x?a)(?(x?a)ex?(a?1)x?f'(x)?a)f'(x其它的零点就的一个零点为,解析:,只能解出x0?1?e?x的根,不能解。
是2Ra?x?a)ln x,f(x)?(例5(2011高考浙江理科)设函数a?ex)xy?f(的极值点,求实数(Ⅰ)若为2exf()?4ea],3e(0,x?为自然对数),(Ⅱ)求实数恒有的取值范围,使得对任意的成立(注:方法三:锁定区间,设而不求对于例5,也可以直接设函数来求,2e)?0?4f(xa e1?1?x?30?x有实时,对于任意的数题,恒有意,首②当先①当,由立成a e22e22,?e?a)4e ln(3e)f(3e)?(3)1???a)(2ln xf'(x)?(x?e?e?3?a3,但这时解得由x)e3ln(ln(3e)a??12ln x ax?0?'(x)f=0外还有会发现的解除了的解,显然无法用特殊值猜出。
xa??(x)2ln x?1h h(1)?1?a?0h(a)?2ln a?0,,令,注意到x2e?3eln(3e)1a)f02(ln3e?h(3e)?2ln(3e?2ln(3e)?1?)?1?且。
为函数
_____ _ 的图象的顶点在第四象限,则其导
o
y
x
-33
)
(x
f
y'
=
()y f x ='()f x 为( )
(安微省合肥市2010年高三第二次教学质量检测文科)函数()y f x =的图像如下右)
(x f y '=
(2010年浙江省宁波市高三“十校”联考文科)如右图所示是某
一容器的三视图,现向容器中匀速注水,容器中水面的高度h 随时间t 变化的可能图象是( )
象大致形状是( )
2009湖南卷文)若函数()y f x =的导函数在区间[,]a b 上是增函数,则函数
()x 在区间[,]a b 上的图象可能是
y
y
y
14.(2008年福建卷12)已知函数y=f(x),y=g(x)的导函数的图象如下图,那么y=f(x),
y=g(x)的图象可能是( )
15.(2008珠海一模文、理)设是函数的导函数,将和的图)('x f )(x f )(x f y =)('x f y =像画在同一个直角坐标系中,不可能正确的是( )
A .
B .
C .
D .16.(湖南省株洲市2008届高三第二次质检)已知函数
)(x f y =的导函数)(x f y '=的图像如下,则(
)
函数)(x f 有1个极大值点,1个极小值点
y。
从新高考的考查情况来看,函数与导数一直是高考的重点和难点.一般以基本初等函数为载体,利用导数研究函数的单调性、极值、最值、零点等问题,同时与解不等式关系最为密切,还可能与三角函数、数列等知识综合考查。
一般出现在选择题和填空题的后两题以及解答题中,难度较大,复习备考的过程中应引起重视。
通过导数研究函数的单调性、极值、最值问题,考查考生的分类讨论思想、等价转化思想以及数学运算、逻辑推理核心素养.1、研究含参数的函数的单调性,要依据参数对不等式解集的影响进行分类讨论. (1)讨论分以下四个方面①二次项系数讨论;②根的有无讨论;③根的大小讨论;④根在不在定义域内讨论. (2)讨论时要根据上面四种情况,找准参数讨论的分类. (3)讨论完毕须写综述.2、研究函数零点或方程根的方法(1)通过最值(极值)判断零点个数的方法:借助导数研究函数的单调性、极值后,通过极值的正负,函数单调性判断函数图象走势,从而判断零点个数或者通过零点个数求参数范围.(2)数形结合法求解零点:对于方程解的个数(或函数零点个数)问题,可利用函数的值域或最值,结合函数的单调性,画出草图数形结合确定其中参数的范围.(3)构造函数法研究函数零点:①根据条件构造某个函数,利用导数确定函数的单调区间及极值点,根据函数零点的个数寻找函数在给定区间的极值以及区间端点的函数值与0的关系,从而求解.②解决此类问题的关键是将函数零点、方程的根、曲线交点相互转化,突出导数的工具作用,体现转化与化归的思想方法. 3、求与函数零点有关的参数范围的方法: 方程有实根函数的图象与轴有交点函数有零点.(1)参数分离法,构造新的函数,将问题转化为利用导数求新函数单调性与最值.(2)分类讨论法. 4、不等式的恒成立问题和有解问题、无解问题是联系函数、方程、不等式的纽带和桥梁,也是高考的重点()0f x =()y f x =x ()y f x =重难点06 函数与导数和热点问题,往往用到的方法是依据不等式的特点,等价变形,构造函数,借助图象观察,或参变分离,转化为求函数的最值问题来处理.恒成立问题的重要思路:(1)m≥f(x)恒成立⇒m≥f(x)max.(2)m≤f(x)恒成立⇒m≤f(x)min.存在性(有解)问题的重要思路:(1)存在m≥f(x) ⇒m≥f(x) min(2) 存在m≤f(x) ⇒m≤f(x) max.5、利用导数证明不等式f(x)>g(x)的基本方法:(1)若f(x)与g(x)的最值易求出,可直接转化为证明f(x)min>g(x)max;(2)若f(x)与g(x)的最值不易求出,可构造函数h(x)=f(x)-g(x),然后根据函数h(x)的单调性或最值,证明h(x)>0.无论不等式的证明还是解不等式,构造函数,运用函数的思想,利用导数研究函数的性质,达到解题的目的,是一成不变的思路,合理构思,善于从不同角度分析问题,是解题的法宝.6、函数性质综合问题函数性质综合应用问题的常见类型及解题策略:(1)函数单调性与奇偶性的综合.注意函数单调性及奇偶性的定义,以及奇、偶函数图象的对称性.(2)周期性与奇偶性的综合.此类问题多考查求值问题,常利用奇偶性及周期性进行变换,将所求函数值的自变量转化到已知解析式的函数定义域内求解.(3)单调性、奇偶性与周期性的综合.解决此类问题通常先利用周期性转化自变量所在的区间,然后利用奇偶性和单调性求解.(4)应用奇函数图象关于原点对称,偶函数图象关于y轴对称.利用单调性比较大小、解不等式、研究函数的最值、函数单调性的讨论(含参)、零点问题和不等式恒成立的相关问题(包含不等式证明和由不等式恒成立求参数取值范围)是出题频率最高的;同时也要注意极值点偏移、双变量等热点问题。
导数大题零点问题解题技巧
导数大题零点问题的解题技巧主要包括以下几个方面:
1. 确定函数的单调性:通过求导数并判断导数的正负,可以确定函数的单调性。
如果函数在某区间内单调递增或递减,那么该区间内函数的值域就是连续的,因此在这个区间内函数最多只有一个零点。
2. 利用零点存在定理:如果函数在区间端点的函数值异号,即 f(a)f(b)<0,则函数在这个区间内至少有一个零点。
3. 构造函数:通过构造函数,可以将问题转化为求函数的最值问题,从而找到函数的零点。
4. 结合图像:通过画出函数的图像,可以直观地观察函数的零点位置和个数。
5. 转化问题:将问题转化为其他形式,例如转化为求函数的最值问题、不等式问题等,从而简化问题。
在解题过程中,要注意以下几点:
1. 确定函数的定义域和值域,确保函数的连续性和可导性。
2. 注意函数的奇偶性和周期性,这些性质可能会影响函数的零点位置和个数。
3. 注意函数的极值点和拐点,这些点可能是函数的零点或拐点。
4. 注意题目中的隐含条件,例如函数在某点的导数值、函数在某区间的单调性等。
5. 注意计算精度和误差控制,避免计算错误导致答案不准确。
导数难题归类一.导数中与零点相关问题1.已知函数ln 1()ax f x x+= (0a >). (Ⅰ)求函数()f x 的最大值;(Ⅱ)如果关于x 的方程ln 1x bx +=有两解,写出b 的取值范围(只需写出结论);2.已知函数2()ln (1)2x f x a x a x =+-+,a ∈R . (Ⅰ) 当1a =-时,求函数()f x 的最小值;(Ⅱ) 当1a ≤时,讨论函数()f x 的零点个数.3.(本小题共13分) 已知函数1()ln ()f x a x a R x=+∈. (Ⅰ)当2a =时,求曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线方程;(Ⅱ)如果函数()()2g x f x x =-在(0,)+∞上单调递减,求a 的取值范围;(Ⅲ)当0a >时,讨论函数()y f x =零点的个数.4. 已知函数2()ln =-f x x x .(Ⅰ)求曲线()=y f x 在点(1,(1))f 处的切线方程;(Ⅱ)设2()=-+g x x x t ,若函数()()()=-h x f x g x 在1[,]e e上(这里 2.718≈e )恰有两个不同的零点,求实数t 的取值范围.5.已知函数e ()xf x x=. (Ⅰ)若曲线()y f x =在点00(,())x f x 处的切线方程为0ax y -=,求0x 的值;(Ⅱ)当0x >时,求证:()f x x >;(Ⅲ)问集合{()0}x f x bx ∈-=R (b ∈R 且为常数)的元素有多少个?(只需写出结论)6.(本小题共13分)设函数()e (R)axf x a =∈.(Ⅰ)当2a =-时,求函数2()()g x x f x =在区间(0,)+∞内的最大值; (Ⅱ)若函数2()1()x h x f x =-在区间(0,16)内有两个零点,求实数a 的取值范围.二.利用二阶导数解决问题1.(本小题满分13分) 已知函数()()e x a f x x x=+,a ∈R .(Ⅰ)当0a =时,求曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线方程;(Ⅱ)当1a =-时,求证:()f x 在(0,)+∞上为增函数;(Ⅲ)若()f x 在区间(0,1)上有且只有一个极值点,求a 的取值范围.2.(本小题共13分)设函数f (x )=xe a ﹣x +bx ,曲线y=f (x )在点(2,f (2))处的切线方程为y=(e ﹣1)x+4,(Ⅰ)求a ,b 的值;(Ⅱ)求f (x )的单调区间.三.导数中出现三角函数如何解决1.已知函数()sin cos f x x x x =-.(Ⅰ)求曲线)(x f y =在点(())πf π,处的切线方程; (Ⅱ)求证:当(0)2x ∈,π时,31()3f x x <; (Ⅲ)若()cos f x kx x x >-对(0)2x ∈,π恒成立,求实数的最大值.2. 已知函数f(x)=x 2+xsin x+cos x.(Ⅰ)若曲线y=f(x)在点(a,f(a))处与直线y=b 相切,求a 与b 的值。
导数大题的常用找点技巧和常见模型湖南邵阳杨歆琪【引子】(2017年全国新课标1·理·21)已知()()22xx f x ae a e x =+--.(1)讨论()f x 的单调性;(2)若()f x 有两个零点,求a 的取值范围.解析:(1)()()()()2'221211x x x x f x ae a e e ae =+--=+- 若0a ≤,则()'0f x <恒成立,所以()f x 在R 上递减; 若0a >,令()'0f x =,得11,ln x e x a a==. 当1lnx a <时,()'0f x <,所以()f x 在1,ln a ⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭上递减;当1lnx a >时,()'0f x >,所以()f x 在1ln ,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上递增. 综上,当0a ≤时,()f x 在R 上递减;当0a >时,()f x 在1,lna ⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭上递减,在1ln ,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上递增.(2)()f x 有两个零点,必须满足()min 0f x <,即0a >,且()min 111ln 1ln 0f x f a a a⎛⎫==--< ⎪⎝⎭. 构造函数()1ln g x x x =--,0x >. 易得()1'10g xx=--<,所以()1ln g x x x =--单调递减. 又因为()10g =,所以()11111ln 01101g g a a a a a ⎛⎫--<⇔<⇔>⇔<< ⎪⎝⎭. 下面只要证明当01a <<时,()f x 有两个零点即可,为此我们先证明当0x >时,ln x x >. 事实上,构造函数()ln h x x x =-,易得()1'1h x x=-,∴()()min 11h x h ==,所以()0h x >,即ln x x >. 当01a <<时,()()22222110a ea e a a f e e e ++---=++=>, ()2333333ln 121ln 11ln 10a f a a a a a a a a -⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+----=---> ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭,其中11lna -<,31ln ln a a a ->,所以()f x 在11,ln a ⎛⎫- ⎪⎝⎭和13ln ,ln a a a -⎛⎫ ⎪⎝⎭上各有一个零点.故a 的取值范围是()0,1.注意:取点过程用到了常用放缩技巧。
导数大题方法总结导数大题方法总结总结是指对某一阶段的工作、学习或思想中的经验或情况进行分析研究,做出带有规律性结论的书面材料,它可以促使我们思考,让我们一起认真地写一份总结吧。
那么总结要注意有什么内容呢?以下是小编整理的导数大题方法总结,欢迎大家分享。
一、总论一般来说,导数的大题有两到三问。
每一个小问的具体题目虽然并不固定,但有相当的规律可循,所以在此我进行了一个答题方法的总结。
二、主流题型及其方法(1)求函数中某参数的值或给定参数的值求导数或切线一般来说,一到比较温和的导数题的会在第一问设置这样的问题:若f(x)在x=k时取得极值,试求所给函数中参数的值;或者是f(x)在(a,f(a))处的切线与某已知直线垂直,试求所给函数中参数的值等等很多条件。
虽然会有很多的花样,但只要明白他们的本质是考察大家求导数的能力,就会轻松解决。
这一般都是用来送分的,所以遇到这样的题,一定要淡定,方法是:先求出所给函数的导函数,然后利用题目所给的已知条件,以上述第一种情形为例:令x=k,f(x)的导数为零,求解出函数中所含的参数的值,然后检验此时是否为函数的极值。
注意:①导函数一定不能求错,否则不只第一问会挂,整个题目会一并挂掉。
保证自己求导不会求错的最好方法就是求导时不要光图快,一定要小心谨慎,另外就是要将导数公式记牢,不能有马虎之处。
②遇到例子中的情况,一道要记得检验,尤其是在求解出来两个解的情况下,更要检验,否则有可能会多解,造成扣分,得不偿失。
所以做两个字来概括这一类型题的方法就是:淡定。
别人送分,就不要客气。
③求切线时,要看清所给的点是否在函数上,若不在,要设出切点,再进行求解。
切线要写成一般式。
(2)求函数的单调性或单调区间以及极值点和最值一般这一类题都是在函数的第二问,有时也有可能在第一问,依照题目的难易来定。
这一类题问法都比较的简单,一般是求f(x)的单调(增减)区间或函数的单调性,以及函数的极大(小)值或是笼统的函数极值。
导数压轴大题7个题型梳理归纳题型一:含参分类讨论 类型一:主导函数为一次型例1:已知函数()ln f x ax a x =--,且()0f x ≥.求a 的值 解:()1ax f x x-'=.当0a ≤时,()0f x '<,即()f x 在()0,+∞上单调递减,所以当01x ∀>时,()()010f x f <=,与()0f x ≥恒成立矛盾.当0a >时,因为10x a <<时()0f x '<,当1x a>时()0f x '>,所以()min 1f x f a ⎛⎫= ⎪⎝⎭,又因为()1ln10f a a =--=,所以11a =,解得1a =类型二:主导函数为二次型例2: 已知函数()()320f x x kx x k =-+<.讨论()f x 在[],k k -上的单调性. 解:()f x 的定义域为R ,()()23210f x x kx k '=-+<,其开口向上,对称轴3k x =,且过()0,1,故03kk k <<<-,明显不能分解因式,得2412k ∆=-.(1)当24120k ∆=-≤时,即0k ≤<时,()0f x '≥,所以()f x 在[],k k -上单调递增;(2)当24120k ∆=->时,即k <令()23210f x x kx '=-+=,解得:12x x ==,因为()()210,010f k k f ''=+>=>,所以两根均在[],0k 上.因此,结合()f x '图像可得:()f x 在,,33k k k k ⎡⎡⎤+-⎢⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦上单调递增,在⎢⎥⎣⎦上单调递减.类型三:主导函数为超越型例3:已知函数()cos xf x e x x =-.求函数()f x 在区间0,2π⎡⎤⎢⎥⎣⎦上的最值. 解:定义域0,2π⎡⎤⎢⎥⎣⎦,()()cos sin 1x f x e x x '=--,令()()cos sin 1xh x e x x =--,则()()cos sin sin cos 2sin .xx h x e x x x x e x '=---=-当0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,可得()0h x '≤,即()h x 在0,2π⎡⎤⎢⎥⎣⎦递减,可得()()()000h x h f '≤==,则()f x 在0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦递减,所以()()()max01,.22f x f f x f ππ⎛⎫====- ⎪⎝⎭类型四:复杂含参分类讨论例4:已知函数()()33f x x x a a R =+-∈.若()f x 在[]1,1-上的最大值和最小值分别记为()(),M a m a ,求()()M a m a -.解:()33333,333,x x a x a f x x x a x x a x a ⎧+-≥⎪=+-=⎨-+<⎪⎩,()2233,33,x x af x x x a⎧+≥⎪'=⎨-<⎪⎩ ①当1a ≤-时,有x a ≥,故()333f x x x a =+-,所以()f x 在()1,1-上是增函数,()()()()143,143M a f a m a f a ==-=-=--,故()()8M a m a -=.②当11a -<<时,若()()3,1,33x a f x x x a ∈=+-,在(),1a 上是增函数;若()1,x a ∈-,()333f x x x a =-+,在()1,a -上是减函数,()()(){}()()3max 1,1,M a f f m a f a a =-==,由于()()1162f f a --=-+因此当113a -<≤时,()()334M a m a a a -=--+;当113a <<时,()()332M a m a a a -=-++.③当1a ≥时,有x a ≤,故()333f x x x a =-+,此时()f x 在()1,1-上是减函数,因此()()()()123,123M a f a m a f a =-=+==-+,故()()4M a m a -=.题型二:利用参变分离法解决的恒成立问题类型一:参变分离后分母跨0例5:已知函数()()()242,22xf x x xg x e x =++=+,若2x ≥-时,()()f x kg x ≤,求k 的取值范围.解:由题意()24221xx x ke x ++≤+,对于任意的2x ≥-恒成立.当1x =-,上式恒成立,故k R ∈;当1x >-,上式化为()24221x x x k e x ++≥+,令()()()2421,21x x x h x x e x ++=>-+ ()()()22+221x xxe x h x e x -'=+,所以()h x 在0x =处取得最大值,()01k h ≥= 当21x -≤<-时,上式化为()24221x x x k e x ++≤+,()h x 单调递增,故()h x 在2x =-处取得最小值,()22k h e ≤-=.综上,k 的取值范围为21,e ⎡⎤⎣⎦.类型二:参变分离后需多次求导例6:已知函数()()()()212ln ,f x a x x a R =---∈对任意的()10,,02x f x ⎛⎫∈> ⎪⎝⎭恒成立,求a 的最小值.解:即对12ln 0,,221xx a x ⎛⎫∈>-⎪-⎝⎭恒成立. 令()2ln 12,0,12x l x x x ⎛⎫=-∈ ⎪-⎝⎭,则()()()()222212ln 2ln 211x x x x x l x x x --+-'=-=-- 再令()()()222121122ln 2,0,,02x m x x x m x x x x x --⎛⎫'=+-∈=-+=< ⎪⎝⎭()m x 在10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上为减函数,于是()122ln 202m x m ⎛⎫>=->⎪⎝⎭,从而,()0l x '>,于是()l x 在10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上为增函数,()124ln 22l x l ⎛⎫<=- ⎪⎝⎭,故要2ln 21xa x >--恒成立,只要[)24ln 2,a ∈-+∞,即a 的最小值24ln 2-. 变式1:已知函数()()1ln ,0x f x x a R a ax -=+∈≠,()()()11x g x b x xe b R x=---∈(1)讨论()f x 的单调性;(2)当1a =时,若关于x 的不等式()()2f x g x +≤-恒成立,求b 取值范围.类型三:参变分离后零点设而不求例7:已知函数()ln f x x x x =+,若k Z ∈,且()1f x k x <-对于任意1x >恒成立,求k 的最大值.解:恒成立不等式()minln ln ,111f x x x x x x x k k x x x ++⎛⎫<=< ⎪---⎝⎭,令()ln 1x x x g x x +=-,则()()2ln 21x x g x x --'=-,考虑分子()ln 2,h x x x =-- ()110h x x'=->,()h x 在()1,+∞单调递增.()()31ln 30,42ln 20h h =-<=->由零点存在定理,()3,4b ∃∈,使得()0h b =.所以()1,x b ∈,()()00h x g x '<⇒<,同理()(),,0x b g x '∈+∞>,所以()g x 在 ()1,b 单调递减,在(),b +∞单调递增.()()min ln 1b b bg x g b b +==-,因为()0h b =即ln 20ln 2b b b b --=⇒=-,()()()23,4,1b b b g b b b +-==∈-所以,k b <得max 3k =变式1:(理)已知函数().x ln x eaxx f x +-=(2)当0>x 时,()e x f -≤,求a 的取值范围.题型三:无法参变分离的恒成立问题类型一:切线法例8:若[)20,,10x x e ax x ∈+∞---≥,求a 的取值范围.类型二:赋值法例9:已知实数0a ≠,设函数()ln 1,0f x a x x x =++>.(1)当34a =-时,求函数()f x 的单调区间; (2)对于任意21,e ⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭均有()2x f x a ≤,求a 的取值范围. 解析:(1)当34a =-时,3()ln 1,04f x x x x =-++>. 3(12)(21()42141x x f 'x x x x x++=-=++ 所以,函数()f x 的单调递减区间为(0,3),单调递增区间为(3,+∞).(2)由1(1)2f a≤,得0a <≤当04a <≤时,()2f x a≤等价于22ln 0x a a --≥.令1t a=,则t ≥.设()22ln ,g t t x t =≥,则()2ln g t g x ≥=.(i )当1,7x ⎡⎫∈+∞⎪⎢⎣⎭≤则()2ln g t g x ≥=.记1()ln ,7p x x x =≥,则1()p'x x =-=.故所以,()(1)0p x p ≥= .因此,()2()0g t g p x ≥=≥.(ii )当211,e 7x ⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭时,1()1g t g x ⎛+= ⎝.令211()(1),,e 7q x x x x ⎡⎤=++∈⎢⎥⎣⎦,则()10q'x =+>, 故()q x 在211,e 7⎡⎤⎢⎥⎣⎦上单调递增,所以1()7q x q ⎛⎫⎪⎝⎭.由(i )得11(1)07777q p p ⎛⎫⎛⎫=-<-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.所以,()<0q x . 因此1()10g t g x ⎛+=>⎝.由(i )(ii )得对任意21,e x ⎡⎫∈+∞⎪⎢⎣⎭,),()0t g t ∈+∞,即对任意21,e x ⎡⎫∈+∞⎪⎢⎣⎭,均有()2x f x a.综上所述,所求a 的取值范围是⎛ ⎝⎦题型四:零点问题类型一:利用单调性与零点存在定理讨论零点个数 例10:已知函数()()31+ln .4f x x axg x x =+=-,(2)用{}min ,m n 表示,m n 中最小值,设函数()()(){}()min ,0h x f x g x x =>讨论()h x 零点个数.解:(2)当(1,)x ∈+∞时,()ln 0g x x =-<,从而()min{(),()}()0h x f x g x g x =<≤,∴()h x 在(1,)+∞无零点.当x =1时,若54a -≥,则5(1)04f a =+≥,(1)min{(1),(1)}(1)0h fg g ===, 故x =1是()h x 的零点;若54a <-,则5(1)04f a =+<,(1)min{(1),(1)}(1)0h f g f ==<,故x =1不是()h x 的零点.当(0,1)x ∈时,()ln 0g x x =->,所以只需考虑()f x 在(0,1)的零点个数. (ⅰ)若3a -≤或0a ≥,则2()3f x x a '=+在(0,1)无零点,故()f x 在(0,1)单调,而1(0)4f =,5(1)4f a =+,所以当3a -≤时,()f x 在(0,1)有一个零点; 当a ≥0时,()f x 在(0,1)无零点.(ⅱ)若30a -<<,则()f x 在(01)单调递增,故当x ()f x 取的最小值,最小值为f 14.①若f >0,即34-<a <0,()f x 在(0,1)无零点.②若f =0,即34a =-,则()f x 在(0,1)有唯一零点;③若f <0,即334a -<<-,由于1(0)4f =,5(1)4f a =+, 所以当5344a -<<-时,()f x 在(0,1)有两个零点; 当534a -<≤-时,()f x 在(0,1)有一个零点.综上,当34a >-或54a <-时,()h x 由一个零点;当34a =-或54a =-时,()h x 有两个零点;当5344a -<<-时,()h x 有三个零点.类型二:±∞方向上的函数值分析例11:已知函数()()22.x xf x ae a e x =+--若()f x 有两个零点,求a 取值范围.(2)(ⅰ)若0a ≤,由(1)知,()f x 至多有一个零点. (ⅱ)若0a >,由(1)知,当ln x a =-时,()f x 取得最小值,最小值为1(ln )1ln f a a a-=-+.①当1a =时,由于(ln )0f a -=,故()f x 只有一个零点; ②当(1,)a ∈+∞时,由于11ln 0a a-+>,即(ln )0f a ->,故()f x 没有零点; ③当(0,1)a ∈时,11ln 0a a-+<,即(ln )0f a -<. 又422(2)e(2)e 22e 20f a a ----=+-+>-+>,故()f x 在(,ln )a -∞-有一个零点.设正整数0n 满足03ln 1n a ⎛⎫>+⎪⎝⎭,则()()000032ln 10n nf n e ae n f a ⎛⎫⎛⎫>-->+> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, 因此()f x 在(ln ,)a -+∞有一个零点.综上,a 的取值范围为(0,1).总结:若()01,ln 0a f a <<-<,要证明()f x 有两个零点,结合零点存在定理,分别在a 的左右两侧,这两个点的函数值()f x 都大于0,这时候需要我们对函数进行适当地放缩,化简,以便取值.先分析当x →-∞,2,x x ae ae 虽然为正,但是对式子影响不大,因此可以大胆的舍掉,得出()2xf x x e >--,显然我们对于右侧这个式子观察,就容易得出一个足够小的x (如1x =-),使得式子大于0了.再分析当x →+∞,我们可以把x ae 这个虽然是正数,但贡献比较小的项舍掉来简化运算,得到()()2xxf x eaex >--,显然当x 足够大,就可以使()2x ae -大于任何正数.那么把它放缩成多少才可以使得x e 的倍数大于x 呢?由常用的不等式1x e x x ≥+>,因此只需要使得21x ae ->即3ln x a >(如3ln 1x a=+)就可以了.题型五:极值点偏移类型一:标准极值点偏移例13:已知函数()()()221x f x x e a x =-+-有两个零点1,2x x ,证明12 2.x x +<解: 不妨设12x x <,由(Ⅰ)知12(,1),(1,)x x ∈-∞∈+∞,22(,1)x -∈-∞,又()f x 在(,1)-∞上单调递减,所以122x x +<等价于12()(2)f x f x >-,即2(2)0f x -<.由于222222(2)(1)x f x x e a x --=-+-, 而22222()(2)(1)0xf x x e a x =-+-=,所以222222(2)(2)x x f x x ex e --=---.设2()(2)xx g x xex e -=---,则2'()(1)()x x g x x e e -=--.所以当1x >时,'()0g x <,而(1)0g =,故当1x >时,()0g x <. 从而22()(2)0g x f x =-<,故122x x +<.类型二:推广极值点偏移例14:已知()()()12ln ,f x x x f x f x ==,求证121x x +<. 解:我们可以发现12,x x 不一定恒在12x =两侧,因此需要分类讨论: (1)若12102x x <<<,则1211122x x +<+=,该不等式显然成立; (2)若121012x x <<<<,令()()()()()1ln 1ln 1g x f x f x x x x x =--=---102x <<,故()()()()12ln ln 12,01x g x x x g x x x -'''=+-+=>-,()g x '在10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增,当0x →时,()1;22ln 202g x g ⎛⎫''→-∞=-> ⎪⎝⎭.010,2x ⎛⎫∃∈ ⎪⎝⎭使()00g x '=即()g x 在()00,x 上单调递减,在01,2x ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增,又0x →时,()0g x →,且102g ⎛⎫=⎪⎝⎭,故()0g x <,即()()1f x f x <-对10,2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭成立,得证.题型六:双变量问题类型一:齐次划转单变量例15:已知函数()()1ln 1a x f x x x -=-+()2a ≤.设,m n R +∈,且m n ≠,求证ln ln 2m n m nm n -+<-. 解:设m n >,证明原不等式成立等价于证明()2ln m n mm n n-<+成立,即证明21ln 1m m n m n n⎛⎫- ⎪⎝⎭<+成立.令m t n =,1t >,即证()()21ln 01t g t t t -=->+.由(1)得,()g t 在()0,+∞上单调递增,故()()10g t g >=,得证.变式1:对数函数()x f 过定点⎪⎭⎫ ⎝⎛21,e P ,函数()()()为常数m ,n x f m n x g '-=,()()的导函数为其中x f x f '.(1)讨论()x g 的单调性;(2)若对于()+∞∈∀,x 0有()m n x g -≤恒成立,且()()n x x g x h -+=2在()2121x x x ,x x ≠=处的导数相等,求证:()()22721ln x h x h ->+.解:(2)因为()1g n m =-,而()0,x ∀∈+∞有()()1g x n m g ≤-=恒成立,知()g x 当1x =时有最大值()1g ,有(1)知必有1m =.∴()()()11ln ,22ln ,g x n x h x g x x n x x x x=--=+-=-- 依题意设()()211122221120,1120k x x h x h x k k x x ⎧-+-=⎪⎪''==⎨⎪-+-=⎪⎩∴12111x x +=121212+=4x x x x x x ⇒≥>∴()()()()121212*********+ln ln 21ln h x h x x x x x x x x x x x ⎛⎫+=-+-+=-- ⎪⎝⎭令()124,21ln t x x t t t ϕ=>=--,()()1204t t tϕ'=->> ∴()t ϕ在4t >单调递增,∴()()472ln 2t ϕϕ>=-类型二:构造相同表达式转变单变量例16:已知,m n 是正整数,且1m n <<,证明()()11.nmm n +>+解:两边同时取对数,证明不等式成立等价于证明()()ln 1ln 1n m m n +>+,即证明()()ln 1ln 1m n m n ++>,构造函数()()ln 1x f x x+=,()()2ln 11xx x f x x -++'=,令()()ln 11x g x x x =-++,()()()22110111x g x x x x -'=-=<+++,故()()00g x g <=,故()0f x '<,结合1,m n <<知()()f m f n >类型三:方程消元转单变量例17:已知()ln xf x x=与()g x ax b =+,两交点的横坐标分别为1,2x x ,12x x ≠,求证:()()12122x x g x x ++>解:依题意11211112222222ln ln ln ln x ax b x x ax bx x x ax bx ax b x ⎧=+⎪⎧=+⎪⎪⇒⎨⎨=+⎪⎪⎩=+⎪⎩,相减得: ()()()12121212ln ln x x a x x x x b x x -=+-+-,化简得()()121212lnx x a x x b x x ++=-,()()()()()()112121121212121122221ln ln 1x x x x x x x x g x x x x a x x b x x x x x x ++++=+++==⎡⎤⎣⎦-- 设12x x >,令121x t x =>,()()()12122112ln 2ln 011t t x x g x x t t t t -+++>⇔>⇔->-+ 再求导分析单调性即可.变式1:已知函数()1++=ax x ln x f 有两个零点21x ,x .()10a -<<(2)记()x f 的极值点为0x ,求证:()0212x ef x x >+.变式2:设函数()()3211232xf x ex kx kx =--+. 若()f x 存在三个极值点123,,x x x ,且123x x x <<,求k 范围,证明1322x x x +>.变式3:已知函数()122ln 21x ef x a x x x-⎛⎫=++-- ⎪⎝⎭在定义域()0,2内有两个极值点.(1)求实数a 的取值范围;(2)设12,x x 是()f x 两个极值点,求证12ln ln ln 0x x a ++>.类型四:利用韦达定理转单变量例18:已知()()21ln 02f x x x a x a =-+>,若()f x 存在两极值点1,2x x , 求证:()()1232ln 24f x f x --+>.解:()21,a x x af x x x x-+'=-+=由韦达定理12121,x x x x a +==1140,4a a ∆=->< ()()()()()212121212121+2ln 2f x f x x x x x x x a x x ⎡⎤=+--++⎣⎦ ()11121ln ln 22a a a a a a =--+=--令()()11ln ,0,ln 024g a a a a a g a a '=--<<=<,()g a 在10,4⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减,故()132ln 244g a g --⎛⎫>=⎪⎝⎭. 变式1:已知函数().R a ,x ax x ln x f ∈-+=22(2)若n ,m 是函数()x f 的两个极值点,且n m <,求证:.mn 1>方法二:变式2:已知函数()213ln 222f x x ax x =+-+()0a ≥. (1)讨论函数()f x 的极值点个数;(2)若()f x 有两个极值点12,x x ,证明()()110f x f x +<.题型六:不等式问题类型一:直接构造函数解决不等式问题例19:当()0,1x ∈时,证明:()()221ln 1x x x ++<.解:令()()()221ln 1f x x x x =++-,则()00f =,而()()()()2ln 1ln 12,00f x x x x f ''=+++-=,当()0,1x ∈时,有()ln 1x x +<,故()()()ln 12222ln 10111x f x x x x x x+''=+-=+-<⎡⎤⎣⎦+++, ()f x '在()0,1上递减,即()()00f x f ''<=,从而()f x 在()0,1递减,()()00f x f ≤=,原不等式得证.变式1:已知函数()()()R a ex x ln x a x f ∈+-=1.(1)求函数()x f 在点1=x 处的切线方程;(2)若不等式()0≤-x e x f 对任意的[)+∞∈,x 1恒成立,求实数a 的取值范围解:(2)令()()()()1ln 1,x xg x f x e a x x ex e x =-=-+->()1ln 1xg x a x e e x ⎛⎫'=+-+- ⎪⎝⎭, ①若0a ≤,则()g x '在[)1,+∞上单调递减,又()10g '=.即()0g x '≤恒成立,所以()g x 在[)1,+∞上单调递减,又()10g =,所以()0g x ≤恒成立.②0a >,令()()1ln 1,x h x g x a x e e x ⎛⎫'==+-+- ⎪⎝⎭所以()211xh x a e x x ⎛⎫'=+-⎪⎝⎭,易知211x x +与x -e 在[)1,+∞上单调递减,所以()h x '在[)1,+∞上单调递减,()12h a e '=-. 当20a e -≤,即02ea <≤时,()0h x '≤在[)1,+∞上恒成立,则()h x 在[)1,+∞上单调递减,即()g x '在[)1,+∞上单调递减,又()10g '=,()0g x '≤恒成立,()g x 在[)1,+∞上单调递减,又()10g =,()0g x ≤恒成立.当20a e ->时,即2ea >时,()01,x ∃∈+∞使()00h x '=,所以()h x 在()01,x 上单调递增,此时()()10h x h >=,所以()0g x '>所以()g x 在()01,x 递增,得()()10g x g >=,不符合题意. 综上,实数a 的取值范围是2e a ≤. 变式2:(文)已知函数()()()().R a ,x a x g ,x ln x x f ∈-=+=11(1)求直线()x g y =与曲线()x f y =相切时,切点T 的坐标. (2)当()10,x ∈时,()()x f x g >恒成立,求a 的取值范围.解:(1)设切点坐标为()00x y ,,()1ln 1f x x x'=++,则()()000001ln 11ln 1x a x x x a x ⎧++=⎪⎨⎪+=-⎩,∴00012ln 0x x x -+=.令()12ln h x x x x=-+,∴()22210x x h x x -+'=-≤,∴()h x 在()0+∞,上单调递减, ∴()0h x =最多有一根.又∵()10h =,∴01x =,此时00y =,T 的坐标为(1,0).(2)当()0 1x ∈,时,()()g x f x >恒成立,等价于()1ln 01a x x x --<+对()0 1x ∈,恒成立. 令()()1ln 1a x h x x x -=-+,则()()()()2222111211x a x ah x x x x x +-+'=-=++,()10h =. ①当2a ≤,()1x ∈0,时,()22211210x a x x x +-+≥-+>, ∴()0h x '>,()h x 在()0 1x ∈,上单调递增,因此()0h x <. ②当2a >时,令()0h x '=得1211x a x a =-=-由21x >与121x x =得,101x <<.∴当()1 1x x ∈,时,()0h x '<,()h x 单调递减, ∴当()1 1x x ∈,时,()()10h x h >=,不符合题意; 综上所述得,a 的取值范围是(] 2-∞,.变式3:(文)已知函数().x x x ln x f 12---=(2)若存在实数m ,对于任意()∞+∈0x ,不等式()()()0212≤+-+x x m x f 恒成立,求实数m 的最小整数值.解:(2)法一:参变分离+二次局部求导+虚设零点变式4:(理)已知函数()()()R a x a eae x f xx∈-++=-22.(1)讨论()x f 的单调性;(2)当0≥x 时,()(),x cos a x f 2+≥求实数a 的取值范围.变式5:已知()1ln ,mf x x m x m R x-=+-∈. (1)当202e m <≤时,证明()21x e x xf x m >-+-.类型二:利用min max f g >证明不等式问题例20:设函数()1ln x xbe f x ae x x-=+曲线()y f x =在点()()1,1f 的切线方程为()12y e x =-+.(1)求,a b 值; (2)证明:()1f x >【解析】(1)函数()f x 的定义域为(0,)+∞,112()ln xx x x a b b f x ae x e e e x x x--=+-+. 由题意可得(1)2f =,(1)f e '=.1, 2.a b ==故(2)由(1)知12()ln xx f x e x e x -=+,从而()1f x >等价于2ln x x x xe e->-. 设函数()1g x x nx =,则'()1g x nx =.所以当1(0,)x e ∈时,()0g x '<;当1(,)x e ∈+∞时,()0g x '>.故()g x 在1(0,)e 单调递减,在1(,)e+∞单调递增,从而()g x 在(0,)+∞的最小值为11()g e e=-. 设函数2()xh x xee-=-,则'()(1)x h x e x -=-. 所以当(0,1)x ∈时()0h x '>;当(1,)x ∈+∞时,()0h x '<故()h x 在(0,1)单调递增, 在(1,)+∞单调递减,从而()h x 在(0,)+∞的最大值为1(1)h e=-.变式1. 已知函数()x ln a bx x f +=2的图像在点()()11f ,处的切线斜率为2+a .(1)讨论()x f 的单调性; (2)当20e a ≤<时,证明:()222-+<x e xx x f 解:(2)要证()222x f x x e x -<+,需证明22ln 2x a x e x x-<.令()ln 02a x e g x a x ⎛⎫=<≤ ⎪⎝⎭,则()()21ln a x g x x -'=, 当()0g x '>时,得0x e <<;当()0,g x '<得x e >. 所以()()max ag x g e e==. 令()()2220x e h x x x -=>,则()()2322x e x h x x--'=. 当()0h x '>时,得2x >;当()0h x '<时,得02x <<. 所以()()min 122h x h ==.因为02e a <≤,所以()max 12a g x e ==. 又2e ≠,所以22ln 2x a x e x x-<,即()222x f x x e x -<+得证.变式2:(理)已知函数()().ax ln axx f -=(1)求()x f 的极值;(2)若()012≤+-++m x e mx x ln e x x ,求正实数m 的取值范围.变式3:已知()1ln ,mf x x m x m R x-=+-∈. (2)当202e m <≤时,证明()21x e x xf x m >-+-.类型三:利用赋值法不等式问题例21:已知函数()2x xf x e e x -=--.(1)讨论()f x 的单调性;(2)设()()()24g x f x bf x =-,当0x >,()0g x >,求b 的最大值. (3)估计ln 2(精确小数点后三位).解:因为()()()()()2224484xx x x g x f x bf x e e b e e b x --=-=---+-所以()()()()()2222422222xx x x x x x xg x ee b e e b e e e e b ----⎡⎤'=+-++-=+-+-+⎣⎦①当2b ≤时,()0,g x '≥等号仅当0x =时成立,所以()g x 在R 上单调递增,而()00g =,所以对于任意()0,0x g x >>.②当2b >,若x 满足222x x e e b -<+<-,即(20ln 12x b b b <<-+-时,()0g x '<,而()00g =,因此当(20ln 12x b b b <≤--时,()0g x <,综上最大为2.(3)由(2)知,(()3221ln 22g b =-+-,当2b =时,(36ln 20,ln 20.69282g =->>>;当14b =+时,(ln 1b -+=(()32ln 202g =--<,18ln 20.69328+<<,所以近似值为0.693类型四:利用放缩法构造中间不等式例22:若0x >,证明:()ln 1.1x x xx e +>- 解:转化成整式()()2ln 11xx e x +->.令()()()2ln 11xf x x e x =+--,则()()1ln 121x xe f x e x x x -'=++-+()()()21ln 1211x x x e x e f x e x x x +''=+++-++.由()+1ln 11x x e x x x ≥+≥+,, 得()()()()3222112120,11x x x x f x x x x +++''≥++-=>++()()00,f x f ''≥=故()()00f x f ≥=,得证.变式1:(2020河南鹤壁市高三期末)已知函数()21xf x e kx =--,()()()2ln 1g x k x x k R =+-∈.(2)若不等式()()0f x g x +≥对任意0x ≥恒成立,求实数k 范围.变式2:(2020年河南六市联考)已知函数()()2ln 1sin 1f x x x =+++,()1ln g x ax b x =-- 证明:当1,x >-()()2sin 22xf x x x e<++类型五:与数列相关的不等式例23:设m 为整数,且对于任意正整数n ,2111111222n m ⎛⎫⎛⎫⎛⎫++⋅⋅⋅+< ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,求m 的最小值.解:(2)由(1)知当(1,)x ∈+∞时,1ln 0x x -->令112n x =+得11ln(1)22n n +<,从而 221111111ln(1)ln(1)ln(1)112222222n n n ++++⋅⋅⋅++<++⋅⋅⋅+=-<故2111(1)(1)(1)222n e ++⋅⋅⋅+<而23111(1)(1)(1)2222+++>,所以m 的最小值为3.变式1:(理)已知函数()()()021>+-+=a ax xx ln x f .(1)若不等式()0≥x f 对于任意的0≥x 恒成立,求实数a 的取值范围;(2)证明:().N n ln ln ln ln n n n *-∈⎪⎭⎫⎝⎛->⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-++⋅⋅⋅+++1212121279353变式1:(2020河南开封二模)已知函数()1xf x e x =--.(1)证明()0f x >;(2)设m 为整数,且对于任意正整数n ,2111111222n m ⎛⎫⎛⎫⎛⎫++⋅⋅⋅+< ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭, 求m 的最小值.类型六:与切、割线相关的不等式例24:已知函数()()2901xf x a ax =>+ (1)求()f x 在1,22⎡⎤⎢⎥⎣⎦上的最大值;(2)若直线2y x a =-+为曲线()y f x =的切线,求实数的值;(3)当2a =时,设12141,,22x x x ⎡⎤⋅⋅⋅∈⎢⎥⎣⎦,且121414x x x +⋅⋅⋅+=,若不等式()()()1214f x f x f x λ+⋅⋅⋅+≤恒成立,求实数λ的最小值.解:证明()29412xf x x x=≤-++,即32281040x x x -+-+≥, 令()3228104F x x x x =-+-+,()261610F x x x '=-+-,所以()F x在1,12⎛⎫⎪⎝⎭,5,23⎛⎫ ⎪⎝⎭递减,在51,3⎛⎫ ⎪⎝⎭递增.而()50,203F F ⎛⎫>> ⎪⎝⎭,表明不等式()29412xf x x x =≤-++成立.所以()()()12141244+442n f x f x f x x x x ++⋅⋅⋅+≤-+-+⋅⋅⋅-+=, 等号在全部为1时成立,所以λ最小值为42。
f '(x) = (x - a)(2ln x ■ 1 - a ),但这时会发现
f' (x) = 0 的解除了 x = a 外还有 2In x ■ 1 - ◎ =0 的
x
x
解,显然无法用特殊值猜出。
a
令 h(x) = 21 n x 1 ,注意到 h(1) = 1 -a :: 0 , h(a) = 2In a 0 ,
x
故f '(x) = 0在(1, a)及(1, 3e )至少还有一个零点, 又h(x)在(0, +^)内单调递增,所以函数h(x)
在(1,3e]内有唯一零点,但此时无法求出此零点怎么办。
我们可以采取设而不求的方法, 记此零点为x 0,
含参导函数零点问题的几种处理方法 方法一:直接求出,代入应用 对于导函数为二次函数问题,可以用二次函数零点的基本方法来求。
(1)因式分解求零点 例1讨论函数 f(x) 1 3 1 2 ax -(a )x 2x 1(a • R)的单调区间 3 2 解析:即求f'(x)的符号问题。
由f'(x)二ax 2
-(2a - 1)x 2 = (ax - 1)(x - 2)可以因式分 解析: f'(x) = (x -a)e x • x 2 -(
a • 1)x • a = (x -a)(e x
• x -1),只能解出 f '(x)的一个零点为 a ,
方法二:猜出特值,证明唯一 对于有些复杂的函数,有些零点可能是很难用方程求解的方法求出的,这时我们可以考虑用特殊值去 猜出零点,再证明该函数的单调性而验证其唯一性。
1 1 例 4 讨论函数 f (x) =(x - a-1)e x
x 3 (a 1)x 2 ax , a •二 R ,的极值情况 其它的零点就是e x x 0的根,不能解。
例5(2011高考浙江理科)设函数 f (x) = (x - a)21n x,a • R (I)
若x =e 为y = f (x)的极值点,求实数a (n)
求实数a 的取值范围,使得对任意的 2
(0,3e],恒有
f(x) — 4e 成立(注:e 为自然对数),
方法三:锁定区间,设而不求 对于例5,也可以直接设函数来求, ①当0 ::: x 乞1时,对于任意的实数 a ,恒有f (x)乞0 ::: 4e 2成立②当1 ::: x 乞3e ,由题意,首先
有 f (3e) =(3e - a )2 In(3e)乞4e 2
, 解
3e
2e
乞a 乞3e ----------
n ( , I 3e)
3e
且 h(3e) =2In(3 e) 1 a
3e -2I n(3e) 1 2e
I n(3e) 3e = 2(I n3e- 1 3;I
)>0 。
则 1 ::: x 0 ::: a 。
从而,当 x 三(0, x 0)时,f '(x) > 0 ;当 x 三(x 0,a)时,f '(x)> a ;当 x 三(a, •::)时,
f'(x)>0,即卩f(x)在(O,x o )内单调递增,在(x o,a)内单调递减,在(a, •::)内单调递增。
所以要使
a
2
3 2 ]
h(x 0
) =2In x 0
1
0 ,知 a 二 2ln x 0
x 0
( 3)将(3)代入(1)得 4x ° In x ° 4e ,又 x 0> 1 , x °
注意到函数x 21n 3x 在[1,+ g )内单调递增,故1Vx 0^e 。
再由(3)以及函数2xlnx + x 在(1.+ +
例6已知函数f (x)二ax xI n |x - b |是奇函数,且图像在 线斜率为3
(1)
求a,b 的值
(2)
若k Z ,且k : ―O 对任意x -1恒成立,求k 的最大值。
x —1
例7 (2009高考全国n 理科)设函数 f x = x 2 aln 1 x 有两个极值点x 2, 1 _ 2I n 2 且x , cx 2
(I )求a 的取值范围,并讨论 f(x )的单调性;(ll )证明:f (x 2 )>
, 4
方法四:避开求值,等价替换。
对于有些函数的零点问题,可能用方法一、二、三都无法解决,这是我们可以考虑回避求其零点。
避开方法:放缩不等式
例 8 设函数 f (x) = e x -1 - x - ax 2
(I)若a =0,求f (x)的单调区间
(n)若当x_0时,f(x)_0,求a 的取值范围。
与例8类似,下面的2010高考全国n 理科的最后一题,也是这样的处理方法。
设函数f x l=1
.
(I)证明:当x > - x
1 时,f X - x+1
(n)设当x_0时,
f x -
,求a 的取值范围.
ax +1
f (x) 一 4e 2对x • (1,3e 1恒成立,只要
似円—严0沁[⑴成立。
f(3e) =(3e — a) In(3e)乞 4e ,(2)
g )内单调递增,可得1<>乞3e 。
由(2 )解得,
3e
_2e_
.In (3e)
2e
乞a 乞3e — e
In (3e)
所以
3e
2e ■I n(3e)
(e, f(e)) (e 为自然对数的底数)处的切
a 的取值范围为3e。